Calculadora de tamanho de tubo

A equação de Hazen-Williams — Q = 0,2785 × C × d^2,63 × S^0,54 — relaciona vazão, diâmetro do tubo, rugosidade do material e perda por atrito. A percepção mais importante do expoente sobre o diâmetro é que a capacidade do tubo não é linear: duplicar o diâmetro (por exemplo, passando de 3/4 de polegada para 1,5 polegada) multiplica a capacidade de fluxo por 2 ^ 2,63, ou cerca de 6,2 vezes. É por isso que aumentar o tamanho nominal do tubo normalmente resolve problemas de baixa pressão que parecem graves.

O fator C (coeficiente de rugosidade) varia significativamente de acordo com o material e a idade. Os novos PVC e PEX têm C = 150 e mantêm esse valor durante toda a sua vida útil. O cobre novo é C = 130 e permanece limpo. O aço galvanizado começa em C = 120, mas pode cair para C = 80 após décadas de oxidação interna – uma das razões pelas quais casas mais antigas com tubulação galvanizada sofrem baixa pressão, mesmo que o diâmetro do tubo não tenha mudado fisicamente. Ao dimensionar tubos em um sistema galvanizado existente, use um valor C degradado para refletir o desempenho do mundo real, em vez da especificação nova.

A velocidade máxima recomendada para tubulações de abastecimento residencial é de 8 pés/s de acordo com as diretrizes do IPC, mas este é um teto rígido, não uma meta de projeto. Em velocidades acima de 4–5 pés/s em ramais, você ouvirá o canto dos canos e o ruído do fluxo através das paredes. Mais importante ainda, a alta velocidade amplifica o golpe de aríete - o pico de pressão que ocorre quando uma válvula solenóide de fechamento rápido (máquina de lavar louça, máquina de lavar, controlador de irrigação, máquina de fazer gelo na geladeira) interrompe abruptamente a coluna de água em movimento.

Os picos do golpe de aríete podem atingir de 5 a 10 vezes a pressão normal da linha e eventualmente cansarão as juntas soldadas, quebrarão os corpos das válvulas e causarão vazamentos intermitentes nas conexões. A solução é projetar redes de alimentação para 3–4 pés/s e instalar supressores de golpe de aríete em todos os aparelhos com válvulas solenóides. Os supressores são baratos (menos de US$ 20 cada) e devem ser instalados dentro de 6 diâmetros de tubo da válvula, de acordo com o padrão PDI-WH 201 do Instituto de Encanamento e Drenagem. Tubos e supressores de tamanho adequado juntos eliminam praticamente todas as reclamações de golpe de aríete.

Os tubos de drenagem usam um método de dimensionamento diferente dos tubos de abastecimento porque fluem por gravidade e não por pressão. O IPC utiliza unidades de fixação de drenagem (DFU) — valores padronizados atribuídos a cada fixação — para determinar o diâmetro mínimo do tubo. A carga total do DFU é compatível com o tamanho do tubo usando a Tabela IPC 703.2. Os limites principais são: 1,5 polegada para 1–3 DFUs, 2 polegadas para 4–6 DFUs, 3 polegadas para 7–20 DFUs e 4 polegadas para 21 ou mais DFUs.

Duas regras absolutas substituem a tabela. Primeiro, um ralo de banheiro sempre requer um tubo mínimo de 3 polegadas, independentemente da contagem de DFU – este é um requisito de código rígido tanto no IPC quanto no UPC. Em segundo lugar, o tamanho do tubo de drenagem nunca pode diminuir na direção a jusante; o sistema deve permanecer do mesmo tamanho ou aumentar à medida que se aproxima do esgoto principal. A inclinação do dreno é igualmente importante: o IPC exige um mínimo de 1/4 polegada por pé (2,1%) para tubos de até 3 polegadas de diâmetro. Uma inclinação muito pequena permite que os sólidos se assentem; muita inclinação (mais de 1/2 polegada por pé) drena o líquido mais rápido do que os sólidos, deixando resíduos para trás. Procure 1/4 polegada por pé em cada galho horizontal.

Um orçamento de pressão leva em conta todos os ganhos e perdas entre o medidor da concessionária e o dispositivo elétrico mais distante. Comece com a pressão estática de alimentação no medidor – normalmente 40–80 PSI para serviços municipais. Subtraia a perda de elevação de 0,433 PSI por pé de elevação vertical do medidor até o acessório mais alto. Subtraia a perda por atrito calculada usando a equação de Hazen-Williams para todo o trecho da tubulação sob condições de fluxo de projeto. Reserve a pressão restante para o requisito mínimo de operação do aparelho: torneiras e vasos sanitários padrão precisam de 10–15 PSI; válvulas de chuveiro com equilíbrio de pressão requerem 15–20 PSI; aquecedores de água sem tanque normalmente requerem 25–30 PSI para ativar o sensor de fluxo.

Se o seu orçamento de pressão for insuficiente, as soluções em ordem de custo são: aumentar o diâmetro do tubo para o funcionamento mais longo, instalar uma bomba de aumento de pressão ou reduzir o número de acessórios simultâneos contados no fluxo de projeto. Um erro comum é dimensionar a tubagem para a procura simultânea de pico (todos os equipamentos abertos ao mesmo tempo) em vez da procura ponderada pela probabilidade que as famílias reais realmente criam. A curva IPC Hunter leva em conta essa diversidade estatística e produz um GPM de projeto consideravelmente menor do que a simples adição de todos os fluxos de fixação.

PEX (polietileno reticulado) é a escolha dominante para novas construções residenciais. É flexível, resistente a danos por congelamento, fácil de passar através de paredes sem acessórios e custa cerca de metade do preço do cobre. PEX-A (Uponor) é a classe mais flexível e pode ser expandida para acessórios de pressão; PEX-B é mais rígido, mas funciona com anéis de crimpagem e acessórios de fixação amplamente disponíveis. Ambos têm um fator C de 150. A principal limitação é a sensibilidade UV – o PEX não pode ser usado para passagens expostas ao ar livre e deve ser protegido da luz solar.

O cobre tipo L é o padrão residencial tradicional e ainda é preferido por muitos encanadores por seu longo histórico, rigidez em passagens expostas e superfície antimicrobiana natural. Custa 2 a 3 vezes mais do que o PEX instalado e tem um fator C de 130. CPVC (PVC clorado) é uma alternativa econômica que funciona com acessórios soldados com solvente e carrega um fator C de 150 quando novo, mas é frágil em temperaturas frias e pode rachar com o impacto. Para qualquer novo trabalho de fornecimento, o PEX é a escolha recomendada na maioria das aplicações, a menos que o código ou preferência local especifique o contrário.